CN104521288A - 在无线局域网系统中搜寻接入点的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在无线局域网系统中用于搜寻接入点的方法。主动搜寻方法包括以下步骤：传输搜索请求帧至接入点；以及从接入点接收与搜索请求帧相对应的搜索响应帧。搜索响应帧可包括有在搜索响应帧之后传输的信标的时间信息。因此，可以提高在无线局域网系统中无线信道的效率。

Description

在无线局域网系统中搜寻接入点的方法

技术领域

本发明总体涉及一种搜寻接入点的方法，更具体地，涉及一种利用主动搜寻方法在无线局域网(WLAN)系统中搜寻接入点的方法。

背景技术

随着信息通信技术的最新发展，多种无线通信技术正在开发中。特别地，无线局域网(WLAN)是这样一种技术，其能够利用诸如个人数字助理(PDA)、便携式电脑和移动多媒体播放器(PMP)的移动终端在诸如家或办公楼的有限服务区域中提供基于无线频率技术的互联网的无线接入。

WLAN技术的标准由电气与电子工程师学会(IEEE)802.11的IEEE 802.11工作组(WG)开发并标准化。IEEE 802.11a利用5GHz未注册带宽提供54Mbps的传输速率。IEEE802.11b通过在2.4GHz带宽上采用直接序列扩频(DSSS)提供11Mbps的传输速率。IEEE802.11g通过在2.4GHz带宽上采用正交频分多址(OFDM)提供54Mbps的传输速率。IEEE802.11n为利用多输入多输出-正交频分多址(MIMO-OFDM)的二空间流提供300Mbps的传输速率。IEEE 802.11n支持信道带宽达到40MHz，并且在此情形下，提供600Mbps的传输速率。

随着WLAN的广泛发展以及利用WLAN的应用的多样化，对支持比IEEE 802.11n更高吞吐量的新的WLAN技术的需求日益增加。非常高吞吐量(VHT)的WLAN为用以支持1Gbps或更高数据处理速率的IEEE 802.11WLAN技术之一。特别地，IEEE 802.11ac发展为在5GHz带宽中提供非常高吞吐量的标准，而IEEE 802.11ad发展为在60GHz带宽中提供非常高吞吐量的标准。

在基于WLAN技术的系统中，搜寻接入点的方法包括主动搜寻方法和被动搜寻方法。

在主动搜寻接入点的方法中，终端(工作站)传输搜索请求帧至接入点，接收到搜索请求帧后，接入点通过将搜索请求帧传输至终端进行响应。一般地，搜索响应帧包括很多信息并因此长时间占用无线信道。

在具有多个接入点和多个终端的情景中，多个终端的各搜索请求帧产生相当数量的竞争性地占用无线信道的搜索响应帧。因此，终端在短时间内可能不会从期望的接入点接收搜索响应帧，并且为了接收到期望的搜索响应帧甚至从不期望的接入点接收搜索响应帧并保持唤醒。

此外，由于终端不知道其中存在期望的接入点的信道，终端将会对每个信道连续进行接入点搜寻过程。在这种情况下，终端在充分等待之后移动到另一信道直到终端接收到期望的接入点的搜索响应帧。

也就是说，在主动搜寻接入点的方法中，花费长时间来接收期望的接入点的搜索响应帧。

发明内容

技术问题

因此，提供本发明的实施例是为了基本上克服现有技术的局限和缺点所导致的一个或多个问题。本发明的实施例提供了一种主动搜寻方法，所述方法通过利用仅包括搜寻接入点所需信息的搜索响应帧的终端来执行。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的实施例还提供了一种主动搜寻方法，所述方法通过利用仅包括搜寻接入点所需信息的搜索响应帧的接入点来执行。

技术方案

在一些实施例中，通过终端执行主动搜寻的方法包括：传输搜索请求帧至接入点，以及从接入点接收与搜索请求帧相对应的搜索响应帧，其中，搜索响应帧包括有在搜索响应帧之后从接入点传输的信标的时间信息。

所述方法可进一步包括在通过信标的时间信息指示的时间从接入点接收信标。

终端可在省电模式下运行直到在接收搜索响应帧之后通过信标的时间信息指示的时间。

终端可在另一信道中搜寻接入点直到在接收搜索响应帧之后通过信标的时间信息指示的时间。

时间信息可包括有在信标被传输之前的间隔的信息。

时间信息可包括信标被传输的时间的信息。

时间信息可包括下一个全信标的时间信息或者下一个短信标的时间信息。

搜索响应帧可为短搜索响应帧。

在另一实施例中，通过接入点响应主动搜寻的方法包括：从终端接收搜索请求帧；响应搜索请求帧生成搜索响应帧；以及传输搜索响应帧至终端，其中，搜索响应帧包括有在搜索响应帧之后传输的信标的时间信息。

所述方法可进一步包括在通过信标的时间信息指示的时间传输信标。

时间信息可包括有在信标被传输之前的间隔的信息。

时间信息可包括信标被传输的时间的信息。

时间信息可包括下一个全信标的时间信息或者下一个短信标的时间信息。

搜索响应帧可为短搜索响应帧。

有益效果

根据本发明的实施例，通过利用包含搜寻接入点所需的信息的搜索响应帧(即，短搜索响应帧或搜索ACK)，可以降低被搜索响应帧占用无线信道的时间。

此外，通过包含在搜索响应帧中的下一个信标的时间信息，终端可知道信标的传输时间，并且在另一信道搜寻接入点直到下一个信标基于传输时间而被传输，因此降低了搜寻接入点所消耗的时间。

附图说明

图1为说明根据本发明实施例的IEEE 802.11WLAN系统的结构的示意图；

图2为说明中控型基本服务集(BSS)中终端的关联过程的示意图；

图3为说明根据本发明实施例的接入点的数据传输过程的示意图；

图4为说明多信道中的主动搜寻方法的示意图；

图5为说明多信道中的被动搜寻方法的示意图；

图6为说明根据本发明实施例的主动搜寻方法的流程图；以及

图7为说明根据本发明实施例的主动搜寻方法的示意图。

具体实施方式

由于本发明可以有各种变形并存在多个实施例，特定实施例将会在附图中显示并在详细的说明书中进行描述。

然而，应当理解的是，特定实施例并不旨在将本发明限定于特定的形式，相反地，本发明意欲涵盖包括在本发明的精神和范围内的所有变形、相似物和替换物。

应当理解的是，尽管术语第一、第二等在此用于描述不同的元件，但是这些元件并不受限于这些术语。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开来。例如，第一元件可称为第二元件，以及相似地，第二元件可称为第一元件。所用的术语“和/或”包括多个相关的和描述的项目或者多个相关的和描述的项目中的一个的组合。

应当理解的是，当某一个元件被提及“耦合”或者“连接”至另一元件时，虽然其可直接地耦合或者连接至另一元件，在两个元件之间可以存在其他元件。同时，应当理解的是，当一个元件被提及“直接地耦合”或者“直接地连接”至另一元件时，在两个元件之间不存在其他元件。

在下面的描述中，所用的技术术语仅用于解释特定实施例而非限制本发明。除非上下文明确做了其它指定，此处使用的单数形式意欲包括复数形式。应当进一步理解的是，当此处使用术语“由…组成”、“组成为”、“包括”和/或“包含”时，指定了阐明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或者附加。

除非做了其它定义，此处所用的所有术语(包括技术术语和学术术语)具有与本发明所属技术领域中普通技术人员通常理解的含义相同的含义。通常使用的术语与公用词典中的术语应当解释为具有与相关领域的上下文中它们的含义相一致的含义。在本说明书中，除非做了清楚的限定，术语不应做理想化或者过于正式化的解释。

下文中，将会参照附图详细描述本发明的具体实施例。在说明书中，为了方便对本发明的整体理解，相同的部件对应相同的附图标记，并且将省略对其的重复描述。

本发明中，工作站(下文也称作STA)为满足IEEE802.11标准的包括介质接入控制(MAC)以及无线介质物理层(PHY)接口的任意功能介质。STA可包括接入点(AP)型STA以及非接入点(non-AP)型STA。接入点型STA可以简称为接入点(下文也称作AP)，并且非接入点型STA可以简称为终端。

STA包括处理器和无线电收发器，并且可进一步包括用户接口和显示装置等。处理器为生成通过无线网络传输的帧或者处理通过无线网络接收到的帧的功能单元，以及执行控制STA的多个功能。无线电收发器功能性地连接至处理器并且为通过无线网络为STA传输并接收帧的功能单元。

AP可以是收敛性控制器、基站(BS)、节点B(node-B)、演进型节点B(eNode-B)、基站收发系统(BTS)或站点控制器，并且可包括其一些或者全部功能。

终端可以是无线传输/接收单元(WTRU)、用户装置(UE)、用户终端(UT)、接入终端(AT)，移动站(MS)、移动终端、订户单元、订户站(SS)或无线装置等，并且可包括其一些或者全部功能。

此处，终端可包括能够通信的台式计算机、便携式计算机、个人平板电脑(PC)、无线电话、移动电话、智能电话、电子书阅读器、便携式多媒体播放器(PMP)、便携式游戏机、导航装置、数码相机、数字多媒体广播(DMB)播放器、数字录音器、数字音频播放器、数字图像记录器、数字图像播放器、数字视频记录器、数字视频播放器等。

图1为说明根据本发明实施例的IEEE 802.11WLAN系统的结构的示意图

参照图1，IEEE 802.11WLAN系统包括至少一个基本服务集(BSS)。BSS为可通过成功同步而彼此通信的STA 1、STA 2(AP 1)、STA 3、STA 4以及STA 5(AP 2)的工作站集合，而非代表某一区域。

BSS可分为中控型BSS和独立型BSS(IBSS)。BSS 1和BSS 2为中控型BSS。BSS 1可包括终端STA 1、提供分布式服务的接入点STA 2(AP 1)、以及连接多个接入点STA2(AP 1)和STA 5(AP 2)的分布式系统(DS)。在BSS 1中，接入点STA 2(AP 1)管理终端STA 1。

BSS 2可包括终端STA 3和STA 4、提供分布式服务的接入点STA 5(AP 2)、以及将多个接入点STA 2(AP 1)和STA 5(AP 2)连接的分布式系统。在BSS 2中，接入点STA 5(AP 2)管理终端STA 3和STA 4。

独立型BSS(IBSS)为以ad-hoc模式运行的BSS。由于IBSS不包括接入点，不存在用于执行中央管理功能的中央式管理实体。换句话说，在IBSS中，以分布方式管理终端。IBSS为自封闭网络，其中，所有终端可以是移动终端并且不允许接入分布式系统(DS)。

接入点STA 2(AP 1)和STA 5(AP 2)通过无线介质为关联的终端STA 1、STA 3和STA 4提供到DS的接入。在BSS1和BSS2中，通常地，终端STA 1、STA 3和STA 4之间的通信通过接入点STA 2(AP 1)以及STA 5(AP 2)进行。然而，当建立直接链路时，可实现终端STA 1、STA 3和STA 4之间的直接通信。

多个中控型BSS可通过DS相互连接。通过DS彼此连接的多个BSS为扩展服务集(ESS)。包含在ESS中的工作站可彼此通信，并且在相同的ESS中，当以无缝方式通信时，终端可从一个BSS移动至另一BSS。

DS为其中一个接入点与另一接入点通信的机制。通过利用DS，接入点可将帧传输至与接入点管理的BSS相关联的终端，或者将帧传输至已移动至另一BSS的终端。此外，接入点可以向诸如有线网络的外部网络传输帧以及可以从诸如有线网络的外部网络接收帧。DS不必然是网络，并且对其格式没有特别限制，只要能够提供在IEEE 802.11标准中规定的预定分布式服务即可。例如，DS可以是诸如网状网络(mesh network)的无线网络或者可以是将接入点彼此连接的物理结构。

以下叙述的根据本发明实施例的接入点搜寻方法，可应用于上述IEEE 802.11WLAN系统，而且还可以应用于诸如无线个人局域网(WPAN)以及无线体域网(WBAN)等的各种网络。

图2为说明中控型BSS中终端的关联过程的示意图。

在中控型BSS中，为了终端STA传输或者接收数据，首先，终端STA应与接入点进行关联。

参照图2，在中控型BSS中，终端STA的关联过程可包括：1)搜索接入点的搜索步骤，2)验证搜索到的接入点的验证步骤，以及3)与经验证的接入点进行关联的关联步骤。

首先，通过搜索过程终端STA可搜索相邻接入点。搜索过程包括被动搜寻方法和主动搜寻方法。通过侦听(overhearing)相邻接入点传输的信标，可执行被动搜寻方法。另一方面，通过广播搜索请求帧，可执行主动搜寻方法。接收到搜索请求帧后，接入点可将与搜索请求帧相对应的搜索响应帧传输至终端STA。通过接收搜索响应帧，终端STA可检查相邻接入点的存在。

然后，终端STA执行对搜索到的接入点的验证，并且可执行对多个接入点的验证。符合IEEE 802.11标准的验证算法包括交换两个验证帧的开放式系统算法以及交换四个验证帧的共享密钥算法。通过基于验证算法的交换验证请求帧与验证响应帧的过程，终端STA可执行对接入点的验证。

最后，终端STA从经验证的多个接入点中选择一个接入点，并且执行与选择的接入点的关联过程。换句话说，终端STA传输关联请求帧至选择的接入点。接收到关联请求帧后，接入点将与关联请求帧相对应的关联响应帧传输至终端STA。因此，通过交换关联请求帧和关联响应帧的过程，终端STA可执行与接入点的关联过程。

图3为说明根据本发明实施例的接入点的数据传输过程的示意图；

参照图3，接入点周期性地广播信标，并且可以以每3个信标间隔广播一次包括传递业务指示消息(DTIM)的信标。终端STA 1和STA 2被周期性地从省电模式(PSM)唤醒并接收信标，以及检查包含在信标中的业务指示映射(TIM)或者DTIM，以确定待传输至终端的数据是否已缓存在接入点中。在此情形下，当缓存的数据存在时，终端STA1和STA 2保持唤醒状态并从接入点接收数据。当缓存的数据不存在时，终端STA 1和STA 2返回PSM(即，睡眠状态)。

换句话说，当与终端STA 1或STA 2的AID相对应的TIM中的比特设置为1时，终端STA 1或STA 2传输省电轮询(PS-Poll)帧(或者触发帧)至接入点，所述省电(PS)轮询帧(或者触发帧)通知接入点终端STA为唤醒状态并准备接收数据。并且接入点可通过接收PS-Pol l帧确认终端STA 1或STA 2已经准备接收数据并且然后可以传输数据或者确认(ACK)至终端STA 1或STA 2。当接入点传输ACK至终端STA 1或STA 2时，接入点在适当的时间点将数据传输至终端STA 1或STA 2。另一方面，当与终端STA 1或STA 2的AID相对应的TIM中的比特设置为0时，终端STA 1和STA 2返回PSM。

图4为说明多信道中的主动搜寻方法的示意图。

参照图4，首先，终端可传输搜索请求帧至信道1中的特定接入点或者所有接入点并且在最大等待时间期间可以接收从一个或多个接入点传输的搜索响应帧。换句话说，在信道1中的最大等待时间期间，终端可从接入点1接收搜索响应帧1，从接入点2接收搜索响应帧2，以及从接入点3接收搜索响应帧3。

在信道1中的最大等待时间之后，终端可移动至信道2并传输搜索请求帧至特定接入点或者所有接入点并且在最大等待时间期间可以接收从一个或多个接入点传输的搜索响应帧。换句话说，在信道2中的最大等待时间期间，终端可从接入点4接收搜索响应帧4，从接入点5接收搜索响应帧5，以及从接入点6接收搜索响应帧6。

图5为说明多信道中的被动搜寻方法的示意图。

参照图5，首先，终端可接收从信道1中的接入点传输的信标并且在信道1中的信标间隔之后可以移动至信道2。然后，终端可接收从信道2中的接入点传输的信标。

图6为说明根据本发明实施例的主动搜寻方法的流程图。

参照图6，首先，终端10可传输搜索请求帧至接入点20(S100)。在此，终端10可传输搜索请求帧至特定接入点或传输搜索请求帧至非特定接入点(即，所有接入点)。终端10通过搜索请求帧可以提出关于提供下一个信标的时间信息的请求。换句话说，终端10可设定指示着提供下一个信标的时间信息的请求的任何字段，并且可以生成包含该字段的搜索请求帧来将搜索请求帧传输至接入点。

当从终端10接收搜索请求帧时，接入点20可生成包含下一个信标的时间信息的搜索响应帧(S110)。换句话说，接入点20可传输包含有在搜索响应帧的传输之后传输的信标的时间信息的搜索响应帧。接入点20可生成包含下一个全信标的时间信息或者下一个短信标(即，辅助信标)的时间信息的搜索响应帧。

在此，全信标为在无线局域网(WLAN)(IEEE 802.11)中普遍使用的信标。短信标用于加速被动搜寻，具有比全信标短的周期，并且表示的是仅包含用于搜寻的重要信息的信标。

例如，短信标可包括时间戳信息、改变序列信息、下一个全信标时间信息、压缩服务集标识符(SSID)信息、接入网络选择信息等。

下一个信标的时间信息可表示在下一个信标被传输之前的间隔或者下一个信标被传输的时间(即，目标信标传输时间(TBTT))。

换句话说，接入点20可生成新的搜索响应帧(即，短搜索响应帧或者搜索ACK帧)，而不是现有的搜索响应帧。新的搜索响应帧可比现有的搜索响应帧小，并且新的搜索响应帧可包括SSID和作为搜寻的重要信息的下一个信标的时间信息(即，在搜索响应帧被传输之后传输的信标的时间信息)。

接入点20可将包含信标的时间信息的搜索响应信息传输至终端10(S120)。

在从接入点20接收到搜索响应帧后，终端10可从搜索响应帧获取下一个信标的时间信息(即，在搜索响应帧被传输之后传输的信标的时间信息)(S130)。当下一个信标的时间信息指示在下一个信标被传输之前的间隔时，终端10基于当前时间以及在下一个信标被传输之前的间隔可获取下一个信标被传输的时间。

当获取了下一个信标被传输的时间时，终端10在下一个信标被传输的时间可返回到睡眠状态(即，省电模式)，或者可以在另一信道执行上述的主动搜寻。

在包含在搜索响应帧中的下一个信标的时间信息指示的时间，接入点20可传输信标(S140)。在此，接入点20可传输全信标或短信标。在包含在搜索响应帧中的下一个信标的时间信息指示的时间，终端10可接收信标。

图7为说明根据本发明实施例的主动搜寻方法的示意图。

参照图7，首先，终端可在信道1中传输搜索请求帧并且在最大等待时间期间可接收对其的响应。换句话说，在信道1中的最大等待时间期间，终端可从接入点1接收搜索响应帧1(即，搜索ACK 1)，从接入点2接收搜索响应帧2(即，搜索ACK 2)，从接入点3接收搜索响应帧3(即，搜索ACK 3)。

在此，搜索响应帧1至3表示包含图6所示的下一个信标的时间信息的搜索响应帧。换句话说，由于搜索响应帧1至3小于现有的搜索响应帧，在信道1中的最大等待时间可设定为比现有的最大等待时间短。

接收到在信道1中的最大等待时间期间传输的搜索响应帧后，基于搜索响应帧的信号强度，终端可确定关联目标接入点。换句话说，终端可确定作为关联目标接入点的、传输了在搜索响应帧1至3中具有最高信号强度的搜索响应帧的接入点，或者可确定作为关联目标接入点的、传输了在搜索响应帧1至3中满足预定参数的搜索响应帧的接入点。

例如，当搜索响应帧1具最更高信号强度时，终端可确定接入点1作为关联目标接入点，并且基于包含在搜索响应帧1中的下一个信标的时间信息可获取下一个信标1或者下一个辅助信标1(即，短信标1)的传输时间。在此，终端可确定在下一个信标1的传输时间接收信标。

当在下一个信标1的传输时间(即，在另一信道中搜寻接入点的时间)之前留有充足时间时，终端可搜寻另一信道中的接入点。换句话说，终端可移动到信道2并传输搜索请求帧。在信道2中的最大等待时间期间，终端可从接入点4接收搜索响应帧4(即，搜索ACK 4)，从接入点5接收搜索响应帧5(即，搜索ACK 5)，从接入点6接收搜索响应帧6(即，搜索ACK 6)。

在此，搜索响应帧4至6表示包含图6所示的下一个信标的时间信息的搜索响应帧。换句话说，由于搜索响应帧4至6小于现有的搜索响应帧，在信道2中的最大等待时间可设定为比现有的最大等待时间短。

接收到在信道2中的最大等待时间期间传输的搜索响应帧后，基于搜索响应帧的信号强度，终端可确定关联目标接入点。例如，当在搜索响应帧4至6中搜索响应帧4具有最高的信号强度时，终端可确定接入点6作为关联目标接入点，并且基于包含在搜索响应帧6中的下一个信标的时间信息可获取下一个信标6或者下一个辅助信标6的传输时间。在此，终端可确定在下一个信标6的传输时间接收信标。

当在下一个信标1的传输时间(即，在另一信道中搜寻接入点的时间)之前留有充足时间时，终端可搜寻另一信道中的接入点。换句话说，终端可移动到信道3并传输搜索请求帧。在信道3上的最大等待时间期间，终端可从接入点7接收搜索响应帧7(即，搜索ACK 7)，从接入点8接收搜索响应帧8(即，搜索ACK 8)，从接入点9接收搜索响应帧9(即，搜索ACK 9)。

在此，搜索响应帧7至9表示包含图6所示的下一个信标的时间信息的搜索响应帧。换句话说，由于搜索响应帧7至9小于现有的搜索响应帧，信道3中的最大等待时间可设定为比现有的最大等待时间短。

接收到在信道3中的最大等待时间期间传输的搜索响应帧后，基于搜索响应帧的信号强度，终端可确定关联目标接入点。例如，当在搜索响应帧7至9中搜索响应帧9具有最高的信号强度时，终端可确定接入点9作为关联目标接入点，并且基于包含在搜索响应帧9中的下一个信标的时间信息可获取下一个信标9或者下一个辅助信标9的传输时间。在此，当信标6的传输时间暂时与信标9的传输时间交叠时，终端可确定在比信标9具有较低优先级的辅助信标9的传输时间接收辅助信标。

当在下一个信标1的传输时间(即，在另一信道中搜寻接入点的时间)之前没有留有充足时间时，终端可在信标1的传输时间移动到信道1来接收信标1，在信标6的传输时间移动到信道2来接收信标6，以及然后在辅助信标9的传输时间移动到信道3来接收辅助信标9。

虽然详细描述了本发明的实施例及其优点，但是应该理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下，可以做出各种变化、改变和替换。

Claims (14)

1.一种通过终端执行主动搜寻的方法，所述方法包括：

传输搜索请求帧至接入点；以及

从接入点接收与搜索请求帧相对应的搜寻响应帧，

其中，搜寻响应帧包括有在搜索响应帧之后从接入点传输的信标的时间信息。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在通过信标的时间信息指示的时间从接入点接收信标。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，终端在省电模式下运行直到在接收搜索响应帧之后通过信标的时间信息指示的时间。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，终端在另一信道上搜寻接入点直到在接收搜索响应帧之后通过信标的时间信息指示的时间。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，时间信息包括有在信标被传输之前的间隔的信息。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，时间信息包括信标被传输的时间的信息。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，时间信息包括下一个全信标的时间信息或者下一个短信标的时间信息。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，搜索响应帧为短搜索响应帧。

9.一种接入点响应主动搜寻的方法，所述方法包括：

从终端接收搜索请求帧；

响应搜索请求帧生成搜索响应帧；以及

传输搜索响应帧至终端，

其中，搜索响应帧包括有在搜索响应帧之后传输的信标的时间信息。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括在通过信标的时间信息指示的时间传输信标。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，时间信息包括有在信标被传输之前的间隔的信息。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，时间信息包括信标被传输的时间的信息。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，时间信息包括下一个全信标的时间信息或者下一个短信标的时间信息。

14.根据权利要求9所述的方法，其中，搜索响应帧为短搜索响应帧。